JP2001510580A - Capacitance detection system and method - Google Patents

Capacitance detection system and method

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Abstract

(57)【要約】 センサの静電容量に比例する電圧を出力するための検出回路であって、入力電圧を受け取るよう接続された電圧入力端子と演算増幅器とからなる検出回路を提供する。電圧入力端子において受け取られる入力電圧は、２つの異なる基準電圧の間で変化される。増幅器の反転入力端子は、抵抗を介して電圧入力端子に接続され、増幅器の非反転入力端子は、センサ容量を介して電圧入力端子に接続されるとともに、スイッチを介して一方の基準電圧に接続されている。増幅器の出力は、抵抗及びスイッチからなる帰還回路を介して反転入力端子に接続されている。初期化サイクルにおいては、これらのスイッチがオンされ、上記一方の基準電圧が電圧入力端子に供給される。測定サイクルにおいては、これらスイッチはオフされ、他方の基準電圧が電圧入力端子に供給される。演算増幅器は、センサ容量に比例して線形に変化する出力電圧を発生する。 (57) Abstract: A detection circuit for outputting a voltage proportional to the capacitance of a sensor, the detection circuit including a voltage input terminal connected to receive an input voltage and an operational amplifier is provided. The input voltage received at the voltage input terminal is varied between two different reference voltages. The inverting input terminal of the amplifier is connected to a voltage input terminal via a resistor, and the non-inverting input terminal of the amplifier is connected to a voltage input terminal via a sensor capacitor and to one reference voltage via a switch. Have been. The output of the amplifier is connected to an inverting input terminal via a feedback circuit including a resistor and a switch. In the initialization cycle, these switches are turned on, and the one reference voltage is supplied to the voltage input terminal. In the measurement cycle, these switches are turned off and the other reference voltage is supplied to the voltage input terminal. The operational amplifier generates an output voltage that changes linearly in proportion to the sensor capacitance.

Description

【発明の詳細な説明】 容量検出システム及び方法 発明の技術分野 本発明は、容量／電圧変換装置及び方法に関し、より詳細には、センサに供給 される物理量に応じて変化するセンサ容量を電圧に変換することによって、該セ ンサ容量を検出する装置及び方法に関する。 従来の技術 図１は、特開平６−１８０３３６号公報に開示された従来技術の容量変化検出 回路の概略図を示しており、該回路には、ダイアフラムとそれに対向する電極と で形成されたセンサの静電容量が接続される。該静電容量は、加えられた物理的 な圧力等によって該ダイアフラムが移動したときに、変化する。図１に示した従 来例の回路は、ダイアフラムと該ダイアフラムに対向する電極とからなるセンサ を半導体の微細加工で形成した場合に、電極が静電引力によってダイアフラムに 接触してしまうという問題点を解決するためになされたものである。 図１において、参照数字１及び２は、容量変化検出回路の入力端子及び出力端 子である。入力端子１には入力電圧Ｖinが供給され、出力端子２から出力電圧Ｖ outが出力される。参照番号３は演算増幅器、４及び５は抵抗、６はスイッチで ある。入力端子１は、抵抗５及びセンサＳの静電容量を介して演算増幅器３の反 転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ接続されている。演算増幅器の出力は 、出力端子２に接続されるとともに、抵抗４を介して反転入力端子に接続されて いる。非反転入力端子は、スイッチ６を介して接地されている。 図１の検出回路において、スイッチ６は、初期化期間にオンされて、センサ容 量を入力端子１に印加された電圧Ｖinに充電し、そして、センサ容量の測定を行 う場合にオフされる。スイッチ６がオフ状態の期間では、センサＳの容量が高入 力インピーダンスの非反転入力端子に接続されているため、該 容量に充電されていた電荷は放電されない。一方、例えば、センサＳを形成する ダイアフラムへの圧力が変化することによって、センサＳに物理的変化が印加さ れると、センサＳの静電容量が変化し、センサ容量の両端の電圧が変化する。こ の電圧変化が、抵抗４、５によって利得が決定される演算増幅器３によって増幅 され、出力端子２に現れる。 以上の動作を式を用いて補足するため、抵抗４、５の抵抗値をＲf、Ｒi、セン サＳの変化前の静電容量をＣs、演算増幅器３の非反転入力端子及び反転入力端 子における電圧をそれぞれｖ+、ｖ-とする。いまスイッチ６を閉じたとすると、 出力電圧Ｖoutは、以下の式で表すことができる。 Ｖout＝−Ｖin・Ｒf／Ｒi （１） 測定のためにスイッチ６をオフにした後、センサ容量がＣsからＣs’に変化し 、演算増幅器３の出力電圧がＶoutからＶout’に変化したとすると、Ｖout’は 、以下のように表すことができる。 Ｖout’＝｛１−［１＋（Ｒf／Ｒi）］・(Ｃs／Ｃs’）｝・Ｖin （２） ここで、Ｖout’−Ｖout=△Ｖ、Ｃs’−Ｃs＝△Ｃsと置くと、△Ｖと△Ｃsとの 間には △Ｖ＝［１＋（Ｒf／Ｒi）］・△Ｃs／（Ｃs＋△Ｃs）・Ｖin （３） が成立する。 上記のとおり、出力電圧Ｖoutは、センサ容量Ｃsに応じて変化するとともに、 増幅器の利得（すなわち、抵抗４及び５の比Ｒf／Ｒi）に応じて変化するので、 センサ容量に高電圧の入力電圧Ｖinを加える必要がない。低い入力電圧Ｖinであ れば、ダイアフラムに影響する静電引力が比較的低く、したがって、図１の検出 回路は、静電引力で電極がダイアフラムと接触してしまうという問題を解決する ことができる。 発明の概要 しかしながら、図１の従来例の検出回路においては、他の問題、すなわち寄生 容量に関する問題が存在している。すなわち、センサＳと演算増幅器３との接続 点付近には通常、寄生容量Ｃpが形成される。この寄生容量Ｃpは、スイッチ６と 並列に形成され、センサＳと演算増幅器３とが別々のチップ上に形成されている 場合、１〜１００ｐＦ程度またはそれ以上である。一方、センサ容量Ｃsは１〜 数１００ｆＦ程度であり、このような寄生容量を考慮すると、センサ容量Ｃsが 変化したとき、該センサ容量の電荷が寄生容量Ｃpへ分配されてしまう。これに より、センサ容量Ｃsの両端の電圧の変化が極めて小さくなり、よって、ノイズ 耐性が悪化してしまう。 演算増幅器３の非反転入力端子への入力電圧ｖ+の変化分△ｖ+は、 △ｖ+＝（ｖ+−Ｖin）・△Ｃs／（Ｃp−Ｃs−△Ｃs） （４） により表される。式（４）において、△Ｃs／（Ｃp−Ｃs−△Ｃs）は数百分の１ であるため、△ｖ+も数百分の１となり、極めて小さい値を取る。大きい値の電 圧変化△ｖ+を得るために、演算増幅器３への入力電圧Ｖin及びセンサＳの感応 特性の少なくとも一方を増大させることが考えられる。しかしながら、増幅器の 利得を増大させることは、出力電圧Ｖoutの飽和を招き、センサ容量が変動した としても出力電圧Ｖoutが変化しないことになってしまう。出力電圧Ｖoutが飽和 しないようにするために、演算増幅器３への入力電圧Ｖinを減少させると、ダイ アフラムと電極が接触してしまうという、上記の問題点を生じてしまう。さらに 、小さな入力電圧の変化を制御すること自体が複雑で困難である、という問題が ある。 本発明は、図１に示した従来例の検出回路の持つ問題点を解決するためになさ れたものである。したがって、本発明の目的は、寄生容量が存在したとしても、 センサ容量に応じて変化する出力電圧を発生することができる容量検出システム を提供することにある。 本発明の他の目的は、寄生容量が存在しても、センサ容量にほぼ比例する出力 電圧を発生することができる容量検出システムを提供することである。 本発明に係る容量検出装置は、相互に対向するダイアフラム及び電極から なるセンサの静電容量であって、該センサに印加された物理的変化量に応じて変 動する静電容量を検出するための静電容量検出回路として、使用可能である。 上記の目的を達成するために、本発明に係る、センサの容量に対応する出力を 提供する容量検出システムは、（ａ）変化される入力電圧を受け取るよう接続さ れた電圧入力、及び、（ｂ）第１の抵抗を介して前記電圧入力に接続された反転 入力と、センサを介して電圧入力に接続されるとともに第１のスイッチを介して 第１の基準電圧に接続された非反転入力と、並列接続された第２の抵抗及び第２ のスイッチからなる回路を介して反転入力に接続された出力とを備えた第１の演 算増幅器を具備していることを特徴としている。 好適には、前記の容量検出装置は、さらに、（ｃ）第３の抵抗を介して電圧入 力に接続された反転入力と、基準電圧に接続された非反転入力と、並列接続され た第４の抵抗及び第３のスイッチからなる第２の回路を介して反転入力に接続さ れた出力とを備え、第１の演算増幅器の利得と等しい利得を有する第２の演算増 幅器と、（ｄ）第１及び第２の演算増幅器の出力電圧をそれぞれ受け取るよう接 続された反転入力及び非反転入力を備えた第３の演算増幅器とを備えている。初 期化サイクルの期間中、第１〜第３のスイッチが同一タイミングでオンされ、か つ第１の基準電圧が電圧入力に供給される。そして、測定サイクルの期間中、こ れらのスイッチはオフされ、かつ第２の基準電圧が電圧入力に供給される。 本発明はまた、センサの容量に比例する電圧を出力するための容量検出方法を 提供し、該方法は、（ａ）センサ容量と、該センサ容量及び容量検出回路の間の 接続部分に形成される寄生容量とによって規定される第１の電圧を出力するステ ップと、（ｂ）センサ容量及び寄生容量に関係しない第２の電圧を出力するステ ップと、（ｃ）第１及び第２の電圧の差に対応してセンサ容量に比例する電圧を 出力するステップとからなることを特徴としている。 図面の簡単な説明 図１は、従来例の容量検出回路の回路図である。 図２は、本発明に係る、センサ容量に対応する出力電圧を提供するための容量 検出回路の第１の実施例を示す回路図である。 図３は、本発明に係る、センサ容量に対応する出力電圧を提供するための容量 検出回路の第２の実施例を示す回路図である。 図４Ａは、図３に示された容量検出回路のシミュレーションによって得られた 、センサ容量と出力電圧との関係を表しているグラフである。 図４Ｂは、図４Ａのグラブの一部分を拡大して示したグラフである。 発明の最適な実施形態 以下、図２〜図４を参照して、本発明の容量検出回路の好適な実施例を詳細に 説明する。 図２は、本発明による容量検出回路の第１の実施例の回路図を示している。図 ２において、入力電圧Ｖinが加えられる入力端子１は、抵抗１１を介して第１の 演算増幅器１０の反転入力端子またはノードに接続されている。演算増幅器１０ の出力端子またはノードと反転入力端子との間には、抵抗１２とスイッチ１３と からなる並列回路が接続されている。演算増幅器１０の非反転入力端子またはノ ードは、スイッチ１４を介して基準電圧Ｖhが供給され、また、演算増幅器１０ の非反転入力端子と入力端子１との間には、静電容量Ｃsを有するセンサＳが接 続される。寄生容量Ｃpは、センサＳと演算増幅器１０の非反転入力端子との接 続部に形成される。 基準電圧Ｖhは、例えば接地電圧であるが、他の電圧も使用可能である。セン サＳの一例として、マイクロマシンにより微小面積を有するように加工されかつ 相互に対向するダイアフラムと電極間との間に容量Ｃsを形成するよう構成され たものを、上げることができる。該センサＳは、加えられた物理量の変化によっ て生起されるダイアフラムの変位に応じて、容量Ｃsを変化させるものである。 センサＳの容量Ｃsを検出するシーケンスは、初期化サイクルと測定サイクル とからなっている。初期化サイクルの期間中では、スイッチ１３、１４がオンさ れ、かつ、入力電圧Ｖinが基準電圧Ｖh、すなわち、Ｖin＝Ｖhに設定 され、これにより、出力電圧Ｖoutも基準電圧Ｖhと等しくなるように設定される 。（以下、「期間中」とは、該期間の全体または一部分を意味するものとする。 ）一方、測定サイクルの期間中、スイッチ１３、１４はオフ状態にされ、入力電 圧ＶinはＶh＋ΔＶに設定される。 容量Ｃsを測定するためにスイッチ１３、１４がオフされると、演算増幅器１ ０の出力電圧Ｖoutは、以下の式を満足する。ただし、該式において、Ｒi1及び Ｒf1はそれぞれ抵抗１１及び１２の抵抗値であり、ｖ+及びｖ-は増幅器１０の非 反転入力端子及び反転入力端子の電圧であり、また、Ｒf1＝Ｒi1に設定されてい る。 Ｖout＝−（Ｒf1／Ｒi1）（Ｖin−ｖ+）＋ｖ+ ＝−Ｖin＋２ｖ+ （５） 入力電圧Ｖinを、初期化サイクルで設定したＶhからＶh+ΔＶに変化させると 、センサ容量Ｃsに蓄積される電荷Ｑ1と寄生容量Ｃpに蓄積される電荷Ｑ2とは、 以下の式によって表される。 Ｑ1＝（Ｖin−ｖ+）Ｃs ＝（Ｖh＋△Ｖ−ｖ+）Ｃs （６） Ｑ2＝ｖ+Ｃp （７） センサ容量Ｃsと寄生容量Ｃpとは直列に接続されているので、ＣsとＣpには同 一の電荷量が蓄積され、よって、Ｑ1＝Ｑ2である。したがって、 ｖ+Ｃp＝（Ｖh+△Ｖ−ｖ+）Ｃs （８） が成り立つ。上記したようにＶh＝０としたから、演算増幅器１０の非反転入力 端子における電圧ｖ+は、以下の式で表される。 ｖ+＝△Ｖ・Ｃs／（Ｃs+Ｃp） （９） この式（９）を式（５）に代入すると、演算増幅器の出力電圧Ｖoutは、以 下のように書き直すことができる。 Ｖout＝−Ｖin＋２ｖ+ ＝−Ｖin＋２・△Ｖ・Ｃs／（Ｃs＋Ｃp） （１０） センサＳ及び図２の検出回路におけるセンサ以外の部分が、別々のチップ上に 形成され、これらチップが電気的に接続されている場合、寄生容量Ｃpは、数ｐ Ｆから約１５ｐＦ又はそれ以上の程度の範囲であり、センサＳの容量Ｃsは、通 常、１ｆＦから数１００ｆＦ程度である。したがって、ＣpはＣsに比べて大きい ので、Ｃs／（Ｃs＋Ｃp）の代わりに、Ｃs／Ｃpを用いることができる。よって 、演算増幅器１０の出力電圧Ｖoutは、 Ｖout＝−Ｖin＋２・△Ｖ・Ｃs／Ｃp （１１） で表される。この式は、検出回路の出力電圧Ｖoutが容量Ｃsに応じて線形に変化 することを、表している。 このように、演算増幅器１０の非反転入力端子の近傍に寄生容量Ｃpが存在す る場合でも、容量Ｃsが寄生容量Ｃpに比べて極めて小さいかぎり、容量検出回路 は容量Ｃsと線形関係にある電圧Ｖoutを出力することができる。さらに、演算増 幅器１０の利得（Ｒf1／Ｒi1）及び入力電圧Ｖinの変化量△Ｖを、容量Ｃsに応 じて調整することにより、十分に大きな出力電圧Ｖoutを得ることができる。 図３は、本発明に係る容量検出回路の第２の実施例を示す回路図であり、該回 路は、図２に示された容量検出回路を利用している。図３の回路は、さらに、式 （１１）から「−Ｖin」の項を削除して、センサ容量と出力電圧とが比例するよ うにするための手段を備えている。 図３において、入力電圧Ｖinが印加される入力端子１は、抵抗１１を介して第 １の演算増幅器１０の反転入力端子またはノードに接続されている。抵抗１２及 びスイッチ１３からなる並列回路が、該増幅器１０の出力端子またはノードと反 転入力端子との間に接続されている。演算増幅器１０の非反転 入力端子またはノードには、スイッチ１４を介して基準電圧Ｖhが印加され、か つ、容量Ｃsを有するセンサＳが、増幅器１０の非反転入力端子と入力端子１と の間に接続される。 入力端子１はまた、抵抗２１を介して第２の演算増幅器２０の反転入力端子ま たはノードに接続されている。抵抗２２及びスイッチ２３からなる並列回路が、 増幅器２０の反転入力端子及び出力端子またはノードの間に接続されている。増 幅器２０の非反転入力端子またはノードには、基準電圧Ｖhが印加されている。 第２の演算増幅器２０は、電圧Ｖ2を出力する。 第２の演算増幅器２０の出力端子は、抵抗３１を介して第３の演算増幅器３０ の反転入力端子またはノードに接続されている。抵抗３２及びスイッチ３３から なる並列回路が、該増幅器３０の反転入力端子と出力端子またはノードとの間に 接続されており、該出力端子が、容量検出回路の出力端子２となる。第３の演算 増幅器３０の非反転入力端子またはノードには、抵抗３５を介して基準電圧Ｖh が印加されている。出力端子２から出力電圧Ｖoutが出力される。 図３の回路においては、センサＳと回路部分（センサＳ以外の部分）とは、別 のチップ上に形成され、かつ、センサＳは演算増幅器１０の非反転入力端子に電 気的に接続される。該接続部分に寄生容量Ｃpが生じる。 図３に示した容量検出回路の動作を、以下に説明する。初期化サイクルにおい て、スイッチ１３、１４、２３、３３が全てオンされ、また、入力端子１に供給 される入力電圧Ｖinが基準電圧Ｖhに設定される。これにより、容量Ｃsの両端に は電圧Ｖhが充電され、出力端子２における出力電圧Ｖoutは基準電圧Ｖhに設定 される。 次に測定サイクルにおいて、スイッチ１３、１４、２３、３３が全てオフされ 、そして、入力端子１に供給される入力電圧Ｖinが、ＶhからＶh＋△Ｖに変更さ れる。該入力電圧の変化に応じてセンサ容量Ｃsと寄生容量Ｃpとに分配される電 荷により、容量Ｃsと奇生容量Ｃpとの値によって定まる電圧が、第１の演算増幅 器１０の非反転入力端子に印加される。そして、該非反転入力端子における電圧 は増幅され、演算増幅器１０の出力端子に測定電圧Ｖ1 として現れる。増幅器１０の利得は、出力電圧Ｖ1が飽和しないように設定され ている。 第２の演算増幅器２０の利得は、第１の演算増幅器１０と同一値に設定されて いる。図３に示すように、演算増幅器２０の非反転入力端子にも同一の入力電圧 Ｖinが供給されているので、該増幅器は、センサ及び寄生容量が接続されていな い状態での電圧Ｖ2をを出力する。 第１の演算増幅器１０の出力Ｖ1は、抵抗３４を介して第３の演算増幅器３０ の非反転入力端子に供給され、第２の演算増幅器２０の出力電圧Ｖ2は、抵抗３ １を介して第３の演算増幅器３０の反転入力端子に供給される。したがって、第 ３の演算増幅器３０は、第１の演算増幅器１０の出力電圧Ｖ1（すなわち、セン サ容量Ｃsと寄生容量Ｃpとに関連する電圧）と、第２の演算増幅器２０の出力電 圧Ｖ2（すなわち、センサ容量に関連しない電圧）との差を増幅し、差動増幅さ れた電圧を出力電圧Ｖoutとして出力する。 以下に詳細に説明するように、第３の演算増幅器３０の出力電圧Ｖoutは、セ ンサ容量Ｃsの寄生容量Ｃpに対する比の値が小さいほど、センサ容量Ｃsに比例 する。比例係数は、演算増幅器３０の利得と入力電圧Ｖinの変化量との関数とな る。現実には、寄生容量Ｃpがセンサ容量Ｃsよりも大きいので、第３の演算増幅 器３０は容量Ｃsに比例する電圧を出力する。 上述した動作を、式を用いて説明する。演算増幅器１０、２０、３０には、同 一の大きさの正及び負の電源電圧Ｖ+及びＶ-が供給され、基準電圧Ｖh＝０（ボ ルト）に設定されているものと仮定する。ただし、Ｖh＝０が本発明の容量検出 回路において必須ではないことに、留意すべきである。、電圧Ｖhは、電源電圧 Ｖ+及びＶ-に依存して正又は負の値を取りうるが、以下においては、説明を簡単 にするために、Ｖh＝０として説明する。 初期化サイクルにおいて、スイッチ１３、１４、２３、３３がオンされ、かつ 入力電圧がＶin＝Ｖh＝０に設定されるので、第１の演算増幅器１０の出力電圧 Ｖ1及び第２の演算増幅器２０の出力電圧Ｖ２は、 Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖh＝０ となる。 次に、静電容量Ｃsを測定するために、これらのスイッチ１３、１４、２３、 ３３がオフされると、第１〜第３の演算増幅器１０、２０、３０の出力電圧は、 以下の式を満足する。ただし、Ｒi1、Ｒf1、Ｒi2、Ｒf2、Ｒi3、Ｒf3、Ｒh3、Ｒ g3はそれぞれ、抵抗１１、１２、２１、２２、３１、３２、３４、３５の抵抗値 であり、Ｋ＝Ｒg3／Ｒh3＝Ｒf3／Ｒi3に設定されており、ｖ+、ｖ-は、増幅器１ ０の非反転及び反転入力端子の電圧であり、Ｒf1＝Ｒi1及びＲf2＝Ｒi2に設定さ れている。 Ｖ1 ＝（Ｒf1／Ｒi1）（Ｖin−ｖ+）＋ｖ+ ＝−Ｖin＋２ｖ+ （１２） Ｖ2 ＝（Ｒf2／Ｒi2）（Ｖin−Ｖh）＋Ｖh ＝−Ｖin （１３） Ｖout＝Ｋ（Ｖ1−Ｖ2） （１４） 入力電圧Ｖinが、初期化サイクルにおいて設定されたＶhからＶh＋△Ｖに変化 すると、センサ容量Ｃsに蓄積される電荷Ｑ1及び寄生容量Ｃpに蓄積される電荷 Ｑ2は、以下の式で表される。 Ｑ1＝（Ｖin−ｖ+）Ｃs ＝（Ｖh＋△Ｖ−ｖ+）Ｃs （１５） Ｑ2＝ｖ+Ｃp （１６） センサ容量Ｃsと寄生容量Ｃpとは直列に接続されているから、これら容量Ｃs 及びＣpには同一値の電荷が蓄積され、Ｑ1＝Ｑ2が成り立つ。したがって、以下 の式が成立する。 ｖ+Ｃp＝（Ｖh＋△Ｖ−ｖ+）Ｃs 上記したように、Ｖh＝０であるから、第１の演算増幅器１０の非反転入力端子 の電圧ｖ+は、 ｖ+＝△Ｖ・Ｃs／（Ｃs＋Ｃp） （１７） となる。 この式（１７）を用いると、式（１２）及び（１４）はそれぞれ、以下のよう に書き直すことができる。 Ｖ1 ＝−Ｖin＋２ｖ+ ＝−Ｖin＋２△Ｖ・Ｃs／（Ｃs＋Ｃp） （１８） Ｖout＝Ｋ（Ｖ1−Ｖ2） ＝Ｋ［−Ｖin＋２△Ｖ・Ｃs／（Ｃs＋Ｃp）＋Ｖin］ ＝２Ｋ・△Ｖ・Ｃs／（Ｃs＋Ｃp） （１９） センサＳと図３の容量検出回路の他の回路部分とを別々のチップで形成してこ れらを電気的に接続した場合、寄生容量Ｃpは１〜約１００ｐＦ程度又はそれ以 上であり、これに対して、センサＳの容量Ｃsは通常、約１〜数１００ｆＦ程度 である。すなわち、Ｃpの方がＣsよりも極めて大きいから、Ｃs／（Ｃs＋Ｃp） の代わりにＣs／Ｃpを用いることができる。したがって、式（１９）（すなわち 、第３の演算増幅器３０の出力電圧Ｖoutは、 Ｖout＝２Ｋ・△Ｖ・Ｃs／Ｃp （２０） と表される。この式（２０）は、第３の演算増幅器３０から、静電容量Ｃsに比 例した電圧を出力することができることを示している。図３に示した装置におい て、Ｖhがゼロでない場合、課題を解決するための基本的な技術思想はＶh＝０の 場合と同一であるが、ただし、Ｖh≠０の場合には、式（２０）がより複雑にな る。 このように、図３の容量検出回路においては、演算増幅器１０の非反転入力端 子に寄生容量Ｃpが存在しても、容量Ｃsが寄生容量Ｃpよりも極めて小さい限り 、容量Ｃsに比例する電圧Ｖoutを出力することができる。しかも、容量Ｃsに応 じて第１〜第３の演算増幅器１０、２０、３０それぞれの利得や入力電圧Ｖinの 変化量を調整することにより、十分に大きな出力電圧Ｖoutを得ることが可能で ある。 以上説明したとおり、図３に示した容量検出回路は、センサＳの静電容量 Ｃsに比例した電圧Ｖoutを出力することができるとともに、寄生容量Ｃpが大き くても、入力電圧Ｖinを変化させることによってセンサＳの容量Ｃsに蓄積され る電荷の量を大きくすることができる。また、第１の演算増幅器１０からの容量 測定電圧Ｖ1と演算増幅器２０からの基準電圧Ｖ2との差を、第３の演算増幅器３ ０によって増幅するようにしたので、増幅器１０の利得を小さくすることができ 、よって、出力電圧Ｖ1が飽和しないようにすることが可能になる。そのうえ、 第３の演算増幅器３０の利得を、センサ容量Ｃsと寄生容量Ｃpとの比の値に応じ て、調整することも可能である。 図４は、寄生容量Ｃpが２０ｐＦであるときのときの図３の容量検出回路のシ ミュレーション結果を示すグラフである。また、Ｖ-＝０Ｖ、Ｖ+＝５Ｖ、Ｖh＝ Ｖdd／２（Ｖ）と仮定し、したがって、Ｃs＝０の場合は、Ｖout≒２．５Ｖであ る。図４Ｂのグラフは、図４Ａの一部分を拡大表示したものである。図４Ａは、 センサ容量Ｃsを０〜５００ｆＦの範囲で変化させたときに、出力電圧Ｖoutが２ ．４Ｖ〜４．１Ｖまで線形に変化することを示しており、図４Ｂは、Ｃsを０〜 １００ｆＦの範囲で変化させたときに、出力電圧Ｖoutが２．４１Ｖ〜２．７７ Ｖまで線形に変化することを示している。 以上、好適な実施例の詳細な説明から明らかなように、本発明は、センサ容量 と検出回路との接続部に寄生容量が形成される場合であっても、この寄生容量に 影響されることなく、センサ容量に比例する電圧を出力することができる。 本発明の好適な実施例について説明したが、種々の変形が考えられることは明 らかであり、本発明の技術思想及び範囲に含まれる限り、全ての変形例が添付し た請求の範囲に含まれる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION                         Capacitance detection system and method                              TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION   The present invention relates to a capacitance / voltage conversion device and method, and more particularly, to a sensor / voltage converter. By converting the sensor capacitance that changes according to the physical quantity The present invention relates to an apparatus and a method for detecting a sensor capacity.                                Conventional technology   FIG. 1 shows a conventional capacitance change detection disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-180336. FIG. 1 shows a schematic diagram of a circuit comprising a diaphragm and electrodes facing it; The capacitance of the sensor formed by is connected. The capacitance is determined by the applied physical It changes when the diaphragm moves due to an excessive pressure or the like. The slave shown in FIG. The conventional circuit is a sensor comprising a diaphragm and an electrode facing the diaphragm. Electrodes are formed on a diaphragm by electrostatic attraction This was done to solve the problem of contact.   In FIG. 1, reference numerals 1 and 2 represent input terminals and output terminals of a capacitance change detection circuit. I am a child. An input voltage Vin is supplied to an input terminal 1, and an output voltage V out is output. Reference numeral 3 is an operational amplifier, 4 and 5 are resistors, and 6 is a switch. is there. The input terminal 1 is connected to the resistance of the operational amplifier 3 via the resistor 5 and the capacitance of the sensor S. Connected to the inverted input terminal and the non-inverted input terminal. The output of the operational amplifier is Connected to the output terminal 2 and to the inverting input terminal via the resistor 4 I have. The non-inverting input terminal is grounded via the switch 6.   In the detection circuit of FIG. 1, the switch 6 is turned on during the initialization period, and the sensor capacitance is turned on. Charge the voltage to the voltage Vin applied to the input terminal 1 and measure the sensor capacitance. Turned off if While the switch 6 is in the off state, the capacity of the sensor S is high. Connected to the non-inverting input terminal of The charge charged in the capacity is not discharged. On the other hand, for example, a sensor S is formed. A change in pressure on the diaphragm causes a physical change to be applied to the sensor S. Then, the capacitance of the sensor S changes, and the voltage across the sensor capacitance changes. This Is amplified by the operational amplifier 3 whose gain is determined by the resistors 4 and 5. And appear at the output terminal 2.   In order to supplement the above operation using equations, the resistance values of the resistors 4 and 5 are set to Rf, Ri, and The capacitance before the change of the capacitor S is Cs, the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 3. The voltage at the+, V-And Assuming now that switch 6 is closed, The output voltage Vout can be represented by the following equation. Vout = −Vin · Rf / Ri (1)   After the switch 6 is turned off for measurement, the sensor capacitance changes from Cs to Cs'. If the output voltage of the operational amplifier 3 changes from Vout to Vout ', Vout' becomes , Can be expressed as follows. Vout '= {1- [1+ (Rf / Ri)]. (Cs / Cs')}. Vin (2) Here, if Vout'-Vout = △ V and Cs'-Cs = △ Cs, the difference between △ V and △ Cs In between ΔV = [1+ (Rf / Ri)] △ ΔCs / (Cs + △ Cs) ・ Vin (3) Holds.   As described above, the output voltage Vout changes according to the sensor capacitance Cs, Since it varies depending on the gain of the amplifier (ie, the ratio Rf / Ri of the resistors 4 and 5), There is no need to apply a high input voltage Vin to the sensor capacitance. At low input voltage Vin If the electrostatic attraction affecting the diaphragm is relatively low, the detection of FIG. The circuit solves the problem that the electrodes come into contact with the diaphragm due to electrostatic attraction be able to.                                Summary of the Invention   However, the conventional detection circuit of FIG. There is a capacity problem. That is, the connection between the sensor S and the operational amplifier 3 A parasitic capacitance Cp is usually formed near the point. This parasitic capacitance Cp is equal to The sensor S and the operational amplifier 3 are formed in parallel, and are formed on separate chips. In this case, it is about 1 to 100 pF or more. On the other hand, the sensor capacity Cs is 1 to Considering such parasitic capacitance, the sensor capacitance Cs is about several 100 fF. When it changes, the charge of the sensor capacitance is distributed to the parasitic capacitance Cp. to this As a result, the change in the voltage across the sensor capacitor Cs becomes extremely small, so that the noise Resistance deteriorates.   Input voltage v to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 3+Change △ v+Is △ v+= (V+−Vin) · ΔCs / (Cp−Cs−ΔCs) (4) Is represented by In the equation (4), ΔCs / (Cp−Cs−ΔCs) is several hundredths. △ v+Is also several hundredths, which is an extremely small value. Large value Pressure change △ v+The input voltage Vin to the operational amplifier 3 and the sensitivity of the sensor S It is conceivable to increase at least one of the properties. However, the amplifier Increasing the gain causes the output voltage Vout to saturate, and the sensor capacitance fluctuates. Thus, the output voltage Vout does not change. Output voltage Vout is saturated If the input voltage Vin to the operational amplifier 3 is reduced to prevent the The above-mentioned problem that the afram and the electrode come into contact with each other occurs. further However, controlling small input voltage changes is complicated and difficult. is there.   The present invention has been made to solve the problems of the conventional detection circuit shown in FIG. It was a thing. Therefore, the purpose of the present invention is, even if parasitic capacitance exists, A capacitance detection system that can generate an output voltage that changes according to the sensor capacitance Is to provide.   Another object of the present invention is to provide an output which is substantially proportional to the sensor capacitance even when a parasitic capacitance is present. It is to provide a capacitance detection system that can generate a voltage.   The capacitance detection device according to the present invention comprises a diaphragm and an electrode facing each other. The capacitance of the sensor, which varies according to the amount of physical change applied to the sensor. It can be used as a capacitance detection circuit for detecting a moving capacitance.   In order to achieve the above object, according to the present invention, an output corresponding to the capacity of the sensor is output. The capacitive sensing system provided includes: (a) connected to receive a changed input voltage; Voltage input, and (b) an inversion connected to the voltage input via a first resistor Input and connected to a voltage input via a sensor and via a first switch A non-inverting input connected to the first reference voltage, a second resistor connected in parallel, and a second Output connected to the inverting input via a circuit comprising An operational amplifier is provided.   Preferably, the capacitance detecting device further comprises (c) a voltage input through a third resistor. The inverting input connected to the input and the non-inverting input connected to the reference voltage are connected in parallel. Connected to the inverting input via a second circuit consisting of a fourth resistor and a third switch. And a second operational amplifier having a gain equal to the gain of the first operational amplifier. And (d) receiving the output voltages of the first and second operational amplifiers, respectively. A third operational amplifier with an inverting input and a non-inverting input. First During the period of the reset cycle, the first to third switches are turned on at the same timing, and A first reference voltage is provided to the voltage input. During the measurement cycle, These switches are turned off and a second reference voltage is provided to the voltage input.   The present invention also provides a capacitance detection method for outputting a voltage proportional to the capacitance of the sensor. Providing, the method comprising: (a) connecting between a sensor capacitance and the sensor capacitance and a capacitance detection circuit; A step of outputting a first voltage defined by a parasitic capacitance formed at a connection portion; And (b) a step of outputting a second voltage not related to the sensor capacitance and the parasitic capacitance. And (c) a voltage proportional to the sensor capacity corresponding to the difference between the first and second voltages. Output step.                             BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional capacitance detection circuit.   FIG. 2 shows a capacitor for providing an output voltage corresponding to a sensor capacitance according to the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a first embodiment of the detection circuit.   FIG. 3 illustrates a capacitor for providing an output voltage corresponding to a sensor capacitance according to the present invention. FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a second embodiment of the detection circuit.   FIG. 4A is obtained by a simulation of the capacitance detection circuit shown in FIG. 4 is a graph showing a relationship between a sensor capacity and an output voltage.   FIG. 4B is a graph showing an enlarged part of the glove of FIG. 4A.                           BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION   Hereinafter, preferred embodiments of the capacitance detection circuit of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. explain.   FIG. 2 is a circuit diagram of a first embodiment of the capacitance detection circuit according to the present invention. Figure 2, an input terminal 1 to which an input voltage Vin is applied is connected to a first terminal It is connected to the inverting input terminal or node of the operational amplifier 10. Operational amplifier 10 A resistor 12 and a switch 13 are connected between the output terminal or the node Are connected. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 10 or the The mode is supplied with the reference voltage Vh via the switch 14 and the operational amplifier 10 A sensor S having a capacitance Cs is connected between the non-inverting input terminal of Continued. The parasitic capacitance Cp is determined by the connection between the sensor S and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 10. Formed in the continuation.   The reference voltage Vh is, for example, a ground voltage, but other voltages can be used. Sen As an example of the support S, it is processed to have a small area by a micro machine and It is configured to form a capacitance Cs between the diaphragm and the electrode facing each other. Can be raised. The sensor S responds to a change in the applied physical quantity. The capacitance Cs is changed according to the displacement of the diaphragm caused by the displacement.   The sequence for detecting the capacitance Cs of the sensor S includes an initialization cycle and a measurement cycle. It consists of Switches 13 and 14 are turned on during the initialization cycle. And the input voltage Vin is set to the reference voltage Vh, that is, Vin = Vh. Thereby, the output voltage Vout is set to be equal to the reference voltage Vh. . (Hereinafter, “during the period” means the whole or a part of the period. On the other hand, during the measurement cycle, the switches 13 and 14 are turned off and the input power is turned off. The pressure Vin is set to Vh + ΔV.   When the switches 13 and 14 are turned off to measure the capacitance Cs, the operational amplifier 1 An output voltage Vout of 0 satisfies the following equation. However, in the formula, Ri1 and Rf1 is the resistance value of each of the resistors 11 and 12, and v+And v-Is the non- These are the voltages at the inverting input terminal and the inverting input terminal, and when Rf1 = Ri1 is set. You. Vout =-(Rf1 / Ri1) (Vin-v+) + V+       = -Vin + 2v+                                          (5)   When the input voltage Vin is changed from Vh set in the initialization cycle to Vh + ΔV The charge Q1 stored in the sensor capacitance Cs and the charge Q2 stored in the parasitic capacitance Cp are: It is represented by the following equation. Q1 = (Vin-v+) Cs    = (Vh + △ V-v+) Cs (6) Q2 = v+Cp (7)   Since the sensor capacitance Cs and the parasitic capacitance Cp are connected in series, Cs and Cp have the same value. One charge is stored, so Q1 = Q2. Therefore, v+Cp = (Vh + △ V−v+) Cs (8) Holds. Since Vh = 0 as described above, the non-inverting input of the operational amplifier 10 is Voltage at the terminal v+Is represented by the following equation. v+= △ V · Cs / (Cs + Cp) (9)   By substituting equation (9) into equation (5), the output voltage Vout of the operational amplifier becomes You can rewrite as below. Vout = −Vin + 2v+      = −Vin + 2 · ΔV · Cs / (Cs + Cp) (10)   Parts other than the sensor in the sensor S and the detection circuit in FIG. 2 are provided on separate chips. When these chips are formed and electrically connected, the parasitic capacitance Cp becomes several p F to about 15 pF or more, and the capacitance Cs of the sensor S is generally Usually, it is about 1 fF to several hundred fF. Therefore, Cp is larger than Cs Therefore, Cs / Cp can be used instead of Cs / (Cs + Cp). Therefore , The output voltage Vout of the operational amplifier 10 is Vout = −Vin + 2 · ΔV · Cs / Cp (11) It is represented by This equation shows that the output voltage Vout of the detection circuit changes linearly according to the capacitance Cs. To do.   Thus, the parasitic capacitance Cp exists near the non-inverting input terminal of the operational amplifier 10. Even if the capacitance Cs is extremely small compared to the parasitic capacitance Cp, Can output a voltage Vout that is linearly related to the capacitance Cs. In addition, The variation (ΔV) of the gain (Rf1 / Ri1) and the input voltage Vin of the width adjuster 10 is determined according to the capacitance Cs. In this case, a sufficiently large output voltage Vout can be obtained.   FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the capacitance detection circuit according to the present invention. The path utilizes the capacitance detection circuit shown in FIG. The circuit of FIG. By removing the term “-Vin” from (11), the sensor capacity is proportional to the output voltage. Means.   In FIG. 3, an input terminal 1 to which an input voltage Vin is applied is connected to a It is connected to the inverting input terminal or node of one operational amplifier 10. Resistance 12 And a parallel circuit composed of a switch 13 and an output terminal or node of the amplifier 10. Connected between the input terminal. Non-inversion of operational amplifier 10 A reference voltage Vh is applied to the input terminal or node via the switch 14, The sensor S having the capacitance Cs is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 10 and the input terminal 1. Connected between   Input terminal 1 is also connected via a resistor 21 to the inverting input terminal of second operational amplifier 20. Or connected to a node. A parallel circuit consisting of the resistor 22 and the switch 23 It is connected between the inverting input terminal and the output terminal or node of the amplifier 20. Increase The reference voltage Vh is applied to the non-inverting input terminal or node of the width unit 20. The second operational amplifier 20 outputs a voltage V2.   The output terminal of the second operational amplifier 20 is connected to the third operational amplifier 30 via a resistor 31. Connected to the inverting input terminal or node. From the resistor 32 and the switch 33 Is connected between the inverting input terminal of the amplifier 30 and the output terminal or node. The output terminal is connected to the output terminal 2 of the capacitance detection circuit. Third operation A non-inverting input terminal or node of the amplifier 30 is connected to a reference voltage Vh via a resistor 35. Is applied. An output voltage Vout is output from the output terminal 2.   In the circuit of FIG. 3, the sensor S and the circuit portion (the portion other than the sensor S) are separate. And the sensor S is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 10. It is connected pneumatically. A parasitic capacitance Cp is generated at the connection.   The operation of the capacitance detection circuit shown in FIG. 3 will be described below. In the initialization cycle Switches 13, 14, 23 and 33 are all turned on and supplied to input terminal 1. The input voltage Vin is set to the reference voltage Vh. As a result, both ends of the capacitance Cs Is charged with the voltage Vh, and the output voltage Vout at the output terminal 2 is set to the reference voltage Vh Is done.   Next, in the measurement cycle, the switches 13, 14, 23, and 33 are all turned off. And the input voltage Vin supplied to the input terminal 1 is changed from Vh to Vh + △ V. It is. The electric power distributed to the sensor capacitance Cs and the parasitic capacitance Cp according to the change of the input voltage. The voltage determined by the value of the capacitance Cs and the parasitic capacitance Cp depending on the load causes the first operational amplification. Applied to the non-inverting input terminal of the circuit 10. And the voltage at the non-inverting input terminal Is amplified and the measurement voltage V1 is applied to the output terminal of the operational amplifier 10. Appear as. The gain of the amplifier 10 is set so that the output voltage V1 is not saturated. ing.   The gain of the second operational amplifier 20 is set to the same value as that of the first operational amplifier 10. I have. As shown in FIG. 3, the same input voltage is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 20. Since Vin is supplied, the amplifier has no connected sensor and parasitic capacitance. And outputs the voltage V2 in the inactive state.   The output V1 of the first operational amplifier 10 is connected to the third operational amplifier 30 via a resistor 34. And the output voltage V2 of the second operational amplifier 20 is 1 is supplied to the inverting input terminal of the third operational amplifier 30. Therefore, The third operational amplifier 30 outputs the output voltage V1 of the first operational amplifier 10 (that is, And the output voltage of the second operational amplifier 20. Amplify the difference from the voltage V2 (ie, a voltage not related to the sensor capacitance), and The output voltage is output as the output voltage Vout.   As described in detail below, the output voltage Vout of the third operational amplifier 30 is The smaller the value of the ratio of the sensor capacitance Cs to the parasitic capacitance Cp, the proportional to the sensor capacitance Cs. I do. The proportional coefficient is a function of the gain of the operational amplifier 30 and the amount of change in the input voltage Vin. You. In reality, since the parasitic capacitance Cp is larger than the sensor capacitance Cs, the third operational amplification The unit 30 outputs a voltage proportional to the capacitance Cs.   The above operation will be described using equations. The operational amplifiers 10, 20, 30 Positive and negative power supply voltages V of one magnitude+And V-Is supplied, and the reference voltage Vh = 0 (both Default). However, Vh = 0 is the capacity detection of the present invention. It should be noted that this is not essential in the circuit. , The voltage Vh is the power supply voltage V+And V-Can be positive or negative depending on the In order to achieve this, it is assumed that Vh = 0.   In the initialization cycle, the switches 13, 14, 23, 33 are turned on, and Since the input voltage is set to Vin = Vh = 0, the output voltage of the first operational amplifier 10 V1 and the output voltage V2 of the second operational amplifier 20 are: V1 = V2 = Vh = 0 Becomes   Next, in order to measure the capacitance Cs, these switches 13, 14, 23, When the switch 33 is turned off, the output voltages of the first to third operational amplifiers 10, 20, and 30 become The following expression is satisfied. Where Ri1, Rf1, Ri2, Rf2, Ri3, Rf3, Rh3, R g3 is the resistance value of each of the resistors 11, 12, 21, 22, 31, 32, 34, and 35, respectively. And K = Rg3 / Rh3 = Rf3 / Ri3, and v+, V-Is the amplifier 1 0 are the voltages at the non-inverting and inverting input terminals and are set to Rf1 = Ri1 and Rf2 = Ri2. Have been. V1 = (Rf1 / Ri1) (Vin-v+) + V+      = -Vin + 2v+                                            (12) V2 = (Rf2 / Ri2) (Vin-Vh) + Vh      = -Vin (13) Vout = K (V1-V2) (14)   Input voltage Vin changes from Vh set in the initialization cycle to Vh + △ V Then, the charge Q1 stored in the sensor capacitance Cs and the charge stored in the parasitic capacitance Cp Q2 is represented by the following equation. Q1 = (Vin-v+) Cs    = (Vh + △ V-v+) Cs (15) Q2 = v+Cp (16)   Since the sensor capacitance Cs and the parasitic capacitance Cp are connected in series, these capacitances Cs And Cp store the same value of charge, and Q1 = Q2 holds. Therefore, Holds. v+Cp = (Vh + △ V−v)+) Cs As described above, since Vh = 0, the non-inverting input terminal of the first operational amplifier 10 Voltage v+Is v+= △ V · Cs / (Cs + Cp) (17) Becomes   Using this equation (17), equations (12) and (14) are respectively as follows: Can be rewritten. V1 = -Vin + 2v+      = −Vin + 2 △ V · Cs / (Cs + Cp) (18) Vout = K (V1-V2)      = K [-Vin + 2 △ V · Cs / (Cs + Cp) + Vin]      = 2K △ V · Cs / (Cs + Cp) (19)   The sensor S and the other circuit parts of the capacitance detection circuit of FIG. When they are electrically connected, the parasitic capacitance Cp is about 1 to about 100 pF or less. On the other hand, the capacitance Cs of the sensor S is generally about 1 to several hundred fF. It is. That is, since Cp is much larger than Cs, Cs / (Cs + Cp) Can be used instead of Cs / Cp. Therefore, equation (19) (ie, , The output voltage Vout of the third operational amplifier 30 is Vout = 2K △ ΔV ・ Cs / Cp (20) It is expressed as This equation (20) is obtained by comparing the third operational amplifier 30 with the capacitance Cs. The example voltage can be output. In the device shown in FIG. If Vh is not zero, the basic technical idea for solving the problem is that Vh = 0. However, when Vh ≠ 0, equation (20) becomes more complicated. You.   As described above, in the capacitance detection circuit of FIG. Even if the parasitic capacitance Cp exists in the capacitor, as long as the capacitance Cs is extremely smaller than the parasitic capacitance Cp, , A voltage Vout proportional to the capacitance Cs can be output. Moreover, the capacity Cs First, the gain of each of the first to third operational amplifiers 10, 20, and 30 and the input voltage Vin By adjusting the amount of change, a sufficiently large output voltage Vout can be obtained. is there.   As described above, the capacitance detection circuit shown in FIG. A voltage Vout proportional to Cs can be output, and the parasitic capacitance Cp is large. At least, by changing the input voltage Vin, it is stored in the capacitance Cs of the sensor S. Charge amount can be increased. Also, the capacitance from the first operational amplifier 10 The difference between the measured voltage V1 and the reference voltage V2 from the operational amplifier 20 is calculated by the third operational amplifier 3. Since the gain is amplified by 0, the gain of the amplifier 10 can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the output voltage V1 from being saturated. Besides, The gain of the third operational amplifier 30 depends on the value of the ratio between the sensor capacitance Cs and the parasitic capacitance Cp. It is also possible to adjust.   FIG. 4 is a circuit diagram of the capacitance detection circuit of FIG. 3 when the parasitic capacitance Cp is 20 pF. It is a graph which shows a simulation result. Also, V-= 0V, V+= 5V, Vh = Vdd / 2 (V), so if Cs = 0, Vout ≒ 2.5V You. The graph of FIG. 4B is an enlarged display of a part of FIG. 4A. FIG. 4A shows When the sensor capacitance Cs is changed in the range of 0 to 500 fF, the output voltage Vout becomes 2 . 4B shows that it changes linearly from 4 V to 4.1 V, and FIG. When changed in the range of 100 fF, the output voltage Vout becomes 2.41 V to 2.77. It shows that it changes linearly up to V.   As can be seen from the detailed description of the preferred embodiment, Even if a parasitic capacitance is formed at the connection between the A voltage proportional to the sensor capacity can be output without being affected.   Although the preferred embodiment of the present invention has been described, it is apparent that various modifications are possible. All modifications are attached as long as they are within the technical spirit and scope of the present invention. Included in the claims.

【手続補正書】 【提出日】平成１１年１０月１４日（１９９９．１０．１４） 【補正内容】 （１）明細書の第３頁第１６〜２１行目の『増幅器の利得を……という問題があ る。』を、以下のとおり訂正する。 『入力電圧Ｖinを増大させると、上記したように、ダイアフラムと電極が接触し てしまうという問題が生じる。また、センサＳの感応特性を増大させるために演 算増幅器の利得を増大させると、出力電圧Ｖoutの飽和を招き、センサ容量が変 動したとしても出力電圧Ｖoutが変化しないことになってしまう。なお、利得の 大きな演算増幅器の出力電圧Ｖoutが飽和しないようにするために、該演算増幅 器への入力電圧Ｖinを低下させることが考えられるが、このような低い入力電圧 の変化を制御すること自体が複雑で困難である。』 （２）明細書の第８頁第２２行目の『両端には電圧Ｖhが充電され』を、『両端 の電圧がＶhとなるから、Ｃsには電荷が充電されず』と訂正する。 （３）請求の範囲を別紙の通り補正する。（請求項８の第４〜５行目の『第３の 演算増幅器の非反転入力』を、『第３の演算増幅器の反転入力』と訂正） （別紙） 請求の範囲 １．センサの容量に対応する出力を提供する容量検出システムにおいて、 変化される入力電圧を受け取るよう接続された電圧入力と、 第１の抵抗を介して電圧入力端子に接続された反転入力と、センサを介して電 圧入力に接続されかつ第１のスイッチを介して基準電圧に接続された非反転入力 と、並列接続された第２の抵抗及び第２のスイッチからなる第１の回路を介して 反転入力に接続された出力とを有する第１の演算増幅器と を含んでいることを特徴とする容量検出システム。 ２．請求項１記載の容量検出システムにおいて、該システムはさらに、 第３の抵抗を介して電圧入力に接続された反転入力と、基準電圧に接続された 非反転入力と、並列接続された第４の抵抗及び第３のスイッチからなる第２の回 路を介して反転入力に接続された出力とを有し、第１の演算増幅器の利得と同一 の利得を有する第２の演算増幅器と、 第１及び第２の演算増幅器からの出力電圧をそれぞれ受け取るよう接続された 反転入力及び非反転入力を有する第３の演算増幅器と を含んでいることを特徴とする容量検出システム。 ３．センサの容量に対応する出力を提供する容量検出システムにおいて、 第１の基準電圧と第２の基準電圧との間で変化される入力電圧を受け取るよう 接続された電圧入力と、 第１の抵抗を介して電圧入力端子に接続された反転入力と、センサ容量を介し て電圧入力に接続されかつ第１のスイッチを介して第１の基準電圧に接続された 非反転入力と、並列接続された第２の抵抗及び第２のスイッチからなる第１の帰 還回路を介して反転入力に接続された出力とを有する第１の演算増幅器と を含み、初期化サイクルにおいて、第１及び第２のスイッチがオンされるととも に第１の基準電圧が電圧入力に供給され、測定サイクルにおいて、第１及び第２ のスイッチがオフされるとともに第２の基準電圧が電圧入力に供給 され、センサ容量に応じて線形に変化する出力電圧を、出力に発生することを特 徴とする容量検出システム。 ４．請求項３記載の容量検出システムにおいて、該システムはさらに、 第３の抵抗を介して電圧入力に接続された反転入力と、第１の基準電圧に接続 された非反転入力と、並列接続された第４の抵抗及び第３のスイッチからなる第 ２の帰還回路を介して反転入力に接続された出力とを有し、第１の演算増幅器の 利得と同一の利得を有する第２の演算増幅器と、 第１及び第２の演算増幅器からの出力電圧をそれぞれ受け取るよう接続された 反転入力及び非反転入力を有する第３の演算増幅器と を含んでいることを特徴とする容量検出システム。 ５．請求項２または４記載の容量検出システムにおいて、該システムはさらに、 第３の演算増幅器の帰還回路に含まれる第４のスイッチを含み、第４のスイッチ は、第１、第２及び第３のスイッチと同時にオン／オフされることを特徴とする 容量検出システム。 ６．センサの容量と比例する電圧を出力する容量検出システムにおいて、 センサ容量、及び該センサ容量と検出回路との間の接続部に形成される寄生容 量に関連する第１の電圧を提供する第１の回路と、 第１の回路と同一の回路特性を有し、センサ容量及び寄生容量に関連しない第 ２の電圧を提供する第２の回路と、 第１の電圧及び第２の電圧の差に対応する電圧であって、センサ容量に比例す る電圧を出力する第３の回路と を含んでいることを特徴とする容量検出システム。 ７．請求項６記載の容量検出システムにおいて、 第１の回路は、センサ容量を介して電圧入力に接続された入力を有する第１の 増幅器であって、センサ容量と、該入力付近に形成される寄生容量とに関連して 、線形に変化する第１の電圧を出力する第１の増幅器で構成され、 第２の回路は、電圧入力に接続されかつ第１の増幅器と同一の利得を有す る第２の増幅器であって、センサ容量及び寄生容量に関連しない第２の電圧を出 力する第２の増幅器で構成され、 第３の回路は、第１及び第２の電圧を受け取って、これらの差に対応する電圧 を出力する第３の増幅器で構成され ていることを特徴とする容量検出システム。 ８．請求項７記載の容量検出システムにおいて、第１〜第３の増幅器はそれぞれ 第１〜第３の演算増幅器であり、電圧入力と第１の演算増幅器の非反転入力との 間にセンサ容量が接続され、第１の演算増幅器の反転入力と出力との間、第２の 演算増幅器の反転入力と出力との間、第３の演算増幅器の反転入力との間、及び 第１の演算増幅器の非反転入力と基準電圧との間に、検出回路を初期化するため のスイッチがそれぞれ接続されていることを特徴とする容量検出システム。 ９．センサの容量に比例する電圧を出力する容量検出方法において、 センサ容量と、該センサ容量及び容量検出回路の間の接続部分に形成される寄 生容量とによって規定される第１の電圧を出力するステップと、 センサ容量及び寄生容量に関連しない第２の電圧を出力するステップと、 第１の電圧と第２の電圧との差に対応する第３の電圧であって、センサ容量に 比例する第３の電圧を出力するステップと からなることを特徴とする方法。 １０．請求項９記載の方法において、 第１の電圧を出力するステップでは、抵抗及びセンサをそれぞれ介して第１の 演算増幅器の反転入力及び非反転入力に入力電圧を供給して、第１の電圧を出力 から発生し、 第２の電圧を出力するステップでは、非反転入力が基準電圧端子に接続されて いる第２の演算増幅器の反転入力に入力電圧を供給して、第２の電圧を出力から 発生し、 第３の電圧を発生するステップでは、第３の演算増幅器の非反転入力及び反転 入力に第１及び第２の電圧を供給して、第３の電圧を出力から発生する ことを特徴とする方法。 １１．請求項１２記載の方法において、第１〜第３の演算増幅器はそれぞれ、並 列接続された第１〜第３の抵抗と第１〜第３のスイッチからなる第１〜第３の帰 還回路を含み、第１の演算増幅器の非反転入力が第４のスイッチを介して基準電 圧端子に接続されており、該方法さらに、 リセット・サイクルの間に第１〜第４のスイッチをオンさせるステップ、及び 測定サイクルを開始する前に、第１〜第４のスイッチをオフされるステップ の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする方法。[Procedure amendment] [Submission date] October 14, 1999 (1999.10.14) [Correction contents] (1) On page 3, lines 16 to 21 of the specification, there is a problem of "gain of amplifier ...". You. Is corrected as follows. “When the input voltage Vin is increased, as described above, the diaphragm and the electrode come into contact with each other. Problem arises. In addition, an action to increase the sensitivity characteristic of the sensor S is performed. When the gain of the operational amplifier is increased, the output voltage Vout is saturated, and the sensor capacitance changes. Even if it operates, the output voltage Vout will not change. Note that the gain In order to prevent the output voltage Vout of the large operational amplifier from being saturated, the operational amplifier It is conceivable to lower the input voltage Vin to the device, but such a low input voltage It is complicated and difficult to control the change of the data. 』 (2) On page 22, line 22 of the specification, “both ends are charged with voltage Vh” Is Vh, and Cs is not charged. " (3) Correct the claims according to the separate sheet. (Claims 4 to 5 in the “third "Non-inverting input of operational amplifier" corrected to "inverting input of third operational amplifier")                                                                 (Attached sheet)                                The scope of the claims 1. In a capacitance detection system that provides an output corresponding to the capacitance of the sensor,   A voltage input connected to receive the changed input voltage;   An inverting input connected to the voltage input terminal via the first resistor and a power supply via the sensor. Non-inverting input connected to the voltage input and connected to the reference voltage via the first switch And a first circuit consisting of a second resistor and a second switch connected in parallel. A first operational amplifier having an output connected to the inverting input; A capacitance detection system comprising: 2. 2. The capacity detection system according to claim 1, wherein the system further comprises:   An inverting input connected to the voltage input via a third resistor, and a reference voltage A second circuit comprising a non-inverting input and a fourth resistor and a third switch connected in parallel; And an output connected to the inverting input via a path, the same as the gain of the first operational amplifier. A second operational amplifier having a gain of   Connected to receive output voltages from the first and second operational amplifiers, respectively A third operational amplifier having an inverting input and a non-inverting input; A capacitance detection system comprising: 3. In a capacitance detection system that provides an output corresponding to the capacitance of the sensor,   Receiving an input voltage that is varied between a first reference voltage and a second reference voltage; Connected voltage input,   An inverting input connected to the voltage input terminal via the first resistor, and a Connected to a voltage input and to a first reference voltage via a first switch. A first input comprising a non-inverting input and a second resistor and a second switch connected in parallel; A first operational amplifier having an output connected to the inverting input via a feedback circuit; In the initialization cycle, the first and second switches are turned on and A first reference voltage is provided to the voltage input, and during a measurement cycle, the first and second Switch is turned off and the second reference voltage is supplied to the voltage input Output voltage that varies linearly with the sensor capacity. Capacitance detection system. 4. 4. The capacity detection system according to claim 3, wherein the system further comprises:   An inverting input connected to a voltage input via a third resistor and a first reference voltage And a fourth resistor and a third switch connected in parallel. And an output connected to the inverting input via a second feedback circuit. A second operational amplifier having the same gain as the gain;   Connected to receive output voltages from the first and second operational amplifiers, respectively A third operational amplifier having an inverting input and a non-inverting input; A capacitance detection system comprising: 5. The volume detection system according to claim 2 or 4, wherein the system further comprises: A fourth switch included in a feedback circuit of the third operational amplifier; Is turned on / off simultaneously with the first, second and third switches. Capacity detection system. 6. In a capacitance detection system that outputs a voltage proportional to the capacitance of the sensor,   Sensor capacitance and parasitic capacitance formed at the connection between the sensor capacitance and the detection circuit A first circuit for providing a first voltage associated with the quantity;   The second circuit has the same circuit characteristics as the first circuit and is not related to the sensor capacitance and the parasitic capacitance. A second circuit for providing a second voltage;   A voltage corresponding to a difference between the first voltage and the second voltage, which is proportional to the sensor capacity. A third circuit that outputs a voltage A capacitance detection system comprising: 7. The capacity detection system according to claim 6,   The first circuit has a first circuit having an input connected to the voltage input via the sensor capacitor. An amplifier, related to a sensor capacitance and a parasitic capacitance formed near the input. , A first amplifier that outputs a first voltage that varies linearly,   The second circuit is connected to the voltage input and has the same gain as the first amplifier A second amplifier that outputs a second voltage that is not related to sensor capacitance and parasitic capacitance. A second amplifier for powering,   A third circuit receives the first and second voltages and provides a voltage corresponding to the difference between the first and second voltages. And a third amplifier that outputs A capacitance detection system. 8. 8. The capacitance detection system according to claim 7, wherein each of the first to third amplifiers is First to third operational amplifiers, each having a voltage input and a non-inverting input of the first operational amplifier; Between the inverting input and the output of the first operational amplifier and the second Between the inverting input and output of the operational amplifier, between the inverting input of the third operational amplifier, and To initialize the detection circuit between the non-inverting input of the first operational amplifier and the reference voltage A capacitance detection system, wherein each of the switches is connected. 9. In the capacitance detection method of outputting a voltage proportional to the capacitance of the sensor,   A contact formed at a connection between the sensor capacitance and the sensor capacitance and the capacitance detection circuit. Outputting a first voltage defined by the raw capacity;   Outputting a second voltage that is not related to the sensor capacitance and the parasitic capacitance;   A third voltage corresponding to the difference between the first voltage and the second voltage, and Outputting a proportional third voltage; A method comprising: 10. The method of claim 9,   In the step of outputting the first voltage, the first voltage is output via the resistor and the sensor, respectively. An input voltage is supplied to an inverting input and a non-inverting input of an operational amplifier, and a first voltage is output. Originating from   In the step of outputting the second voltage, the non-inverting input is connected to the reference voltage terminal. Supply the input voltage to the inverting input of the second operational amplifier and output the second voltage from the output. Occurs   In the step of generating the third voltage, the non-inverting input and the inverting input of the third operational amplifier are provided. Supplying first and second voltages to an input and generating a third voltage from an output A method comprising: 11. 13. The method according to claim 12, wherein each of the first to third operational amplifiers is a parallel amplifier. A first to third feedback circuit comprising first to third resistors and first to third switches connected in a column. A non-inverting input of the first operational amplifier is connected to a reference voltage via a fourth switch. Pressure terminal, the method further comprising:   Turning on the first to fourth switches during a reset cycle; and   Turning off the first to fourth switches before starting the measurement cycle A method comprising at least one of the following.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平10−131736 (32)優先日 平成10年５月14日(1998．5．14) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 10-131736 (32) Priority date May 14, 1998 (May 14, 1998) (33) Priority country Japan (JP) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM , AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM) , AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, D K, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM , HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, L U, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO , NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, U G, US, UZ, VN, YU, ZW

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １．センサの容量に対応する出力を提供する容量検出システムにおいて、 変化される入力電圧を受け取るよう接続された電圧入力と、 第１の抵抗を介して電圧入力端子に接続された反転入力と、センサを介して電 圧入力に接続されかつ第１のスイッチを介して基準電圧に接続された非反転入力 と、並列接続された第２の抵抗及び第２のスイッチからなる第１の回路を介して 反転入力に接続された出力とを有する第１の演算増幅器とを含んでいることを特 徴とする容量検出システム。 ２．請求項１記載の容量検出システムにおいて、該システムはさらに、 第３の抵抗を介して電圧入力に接続された反転入力と、基準電圧に接続された 非反転入力と、並列接続された第４の抵抗及び第３のスイッチからなる第２の回 路を介して反転入力に接続された出力とを有し、第１の演算増幅器の利得と同一 の利得を有する第２の演算増幅器と、 第１及び第２の演算増幅器からの出力電圧をそれぞれ受け取るよう接続された 反転入力及び非反転入力を有する第３の演算増幅器と を含んでいることを特徴とする容量検出システム。 ３．センサの容量に対応する出力を提供する容量検出システムにおいて、 第１の基準電圧と第２の基準電圧との間で変化される入力電圧を受け取るよう 接続された電圧入力と、 第１の抵抗を介して電圧入力端子に接続された反転入力と、センサ容量を介し て電圧入力に接続されかつ第１のスイッチを介して第１の基準電圧に接続された 非反転入力と、並列接続された第２の抵抗及び第２のスイッチからなる第１の帰 還回路を介して反転入力に接続された出力とを有する第１の演算増幅器と を含み、初期化サイクルにおいて、第１及び第２のスイッチがオンされるととも に第１の基準電圧が電圧入力に供給され、測定サイクルにおいて、第１及び第２ のスイッチがオフされるとともに第２の基準電圧が電圧入力に供給 され、センサ容量に応じて線形に変化する出力電圧を、出力に発生することを特 徴とする容量検出システム。 ４．請求項３記載の容量検出システムにおいて、該システムはさらに、 第３の抵抗を介して電圧入力に接続された反転入力と、第１の基準電圧に接続 された非反転入力と、並列接続された第４の抵抗及び第３のスイッチからなる第 ２の帰還回路を介して反転入力に接続された出力とを有し、第１の演算増幅器の 利得と同一の利得を有する第２の演算増幅器と、 第１及び第２の演算増幅器からの出力電圧をそれぞれ受け取るよう接続された 反転入力及び非反転入力を有する第３の演算増幅器と を含んでいることを特徴とする容量検出システム。 ５．請求項２または４記載の容量検出システムにおいて、該システムはさらに、 第３の演算増幅器の帰還回路に含まれる第４のスイッチを含み、第４のスイッチ は、第１、第２及び第３のスイッチと同時にオン／オフされることを特徴とする 容量検出システム。 ６．センサの容量と比例する電圧を出力する容量検出システムにおいて、 センサ容量、及び該センサ容量と検出回路との間の接続部に形成される寄生容 量に関連する第１の電圧を提供する第１の回路と、 第１の回路と同一の回路特性を有し、センサ容量及び寄生容量に関連しない第 ２の電圧を提供する第２の回路と、 第１の電圧及び第２の電圧の差に対応する電圧であって、センサ容量に比例す る電圧を出力する第３の回路と を含んでいることを特徴とする容量検出システム。 ７．請求項６記載の容量検出システムにおいて、 第１の回路は、センサ容量を介して電圧入力に接続された入力を有する第１の 増幅器であって、センサ容量と、該入力付近に形成される寄生容量とに関連して 、線形に変化する第１の電圧を出力する第１の増幅器で構成され、 第２の回路は、電圧入力に接続されかつ第１の増幅器と同一の利得を有す る第２の増幅器であって、センサ容量及び寄生容量に関連しない第２の電圧を出 力する第２の増幅器で構成され、 第３の回路は、第１及び第２の電圧を受け取って、これらの差に対応する電圧 を出力する第３の増幅器で構成され ていることを特徴とする容量検出システム。 ８．請求項７記載の容量検出システムにおいて、第１〜第３の増幅器はそれぞれ 第１〜第３の演算増幅器であり、電圧入力と第１の演算増幅器の非反転入力との 間にセンサ容量が接続され、第１の演算増幅器の反転入力と出力との間、第２の 演算増幅器の反転入力と出力との間、第３の演算増幅器の非反転入力との間、及 び第１の演算増幅器の非反転入力と基準電圧との間に、検出回路を初期化するた めのスイッチがそれぞれ接続されていることを特徴とする容量検出システム。 ９．センサの容量に比例する電圧を出力する容量検出方法において、 センサ容量と、該センサ容量及び容量検出回路の間の接続部分に形成される寄 生容量とによって規定される第１の電圧を出力するステップと、 センサ容量及び寄生容量に関連しない第２の電圧を出力するステップと、 第１の電圧と第２の電圧との差に対応する第３の電圧であって、センサ容量に 比例する第３の電圧を出力するステップと からなることを特徴とする方法。 １０．請求項９記載の方法において、 第１の電圧を出力するステップでは、抵抗及びセンサをそれぞれ介して第１の 演算増幅器の反転入力及び非反転入力に入力電圧を供給して、第１の電圧を出力 から発生し、 第２の電圧を出力するステップでは、非反転入力が基準電圧端子に接続されて いる第２の演算増幅器の反転入力に入力電圧を供給して、第２の電圧を出力から 発生し、 第３の電圧を発生するステップでは、第３の演算増幅器の非反転入力及び反転 入力に第１及び第２の電圧を供給して、第３の電圧を出力から発生する ことを特徴とする方法。 １１．請求項１２記載の方法において、第１〜第３の演算増幅器はそれぞれ、並 列接続された第１〜第３の抵抗と第１〜第３のスイッチからなる第１〜第３の帰 還回路を含み、第１の演算増幅器の非反転入力が第４のスイッチを介して基準電 圧端子に接続されており、該方法さらに、 リセット・サイクルの間に第１〜第４のスイッチをオンさせるステップ、及び 測定サイクルを開始する前に、第１〜第４のスイッチをオフされるステップ の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする方法。[Claims] 1. In a capacitance detection system that provides an output corresponding to the capacitance of the sensor,   A voltage input connected to receive the changed input voltage;   An inverting input connected to the voltage input terminal via the first resistor and a power supply via the sensor. Non-inverting input connected to the voltage input and connected to the reference voltage via the first switch And a first circuit consisting of a second resistor and a second switch connected in parallel. And a first operational amplifier having an output connected to the inverting input. Capacitance detection system. 2. 2. The capacity detection system according to claim 1, wherein the system further comprises:   An inverting input connected to the voltage input via a third resistor, and a reference voltage A second circuit comprising a non-inverting input and a fourth resistor and a third switch connected in parallel; And an output connected to the inverting input via a path, the same as the gain of the first operational amplifier. A second operational amplifier having a gain of   Connected to receive output voltages from the first and second operational amplifiers, respectively A third operational amplifier having an inverting input and a non-inverting input; A capacitance detection system comprising: 3. In a capacitance detection system that provides an output corresponding to the capacitance of the sensor,   Receiving an input voltage that is varied between a first reference voltage and a second reference voltage; Connected voltage input,   An inverting input connected to the voltage input terminal via the first resistor, and a Connected to a voltage input and to a first reference voltage via a first switch. A first input comprising a non-inverting input and a second resistor and a second switch connected in parallel; A first operational amplifier having an output connected to the inverting input via a feedback circuit; In the initialization cycle, the first and second switches are turned on and A first reference voltage is provided to the voltage input, and during a measurement cycle, the first and second Switch is turned off and the second reference voltage is supplied to the voltage input Output voltage that varies linearly with the sensor capacity. Capacitance detection system. 4. 4. The capacity detection system according to claim 3, wherein the system further comprises:   An inverting input connected to a voltage input via a third resistor and a first reference voltage And a fourth resistor and a third switch connected in parallel. And an output connected to the inverting input via a second feedback circuit. A second operational amplifier having the same gain as the gain;   Connected to receive output voltages from the first and second operational amplifiers, respectively A third operational amplifier having an inverting input and a non-inverting input; A capacitance detection system comprising: 5. The volume detection system according to claim 2 or 4, wherein the system further comprises: A fourth switch included in a feedback circuit of the third operational amplifier; Is turned on / off simultaneously with the first, second and third switches. Capacity detection system. 6. In a capacitance detection system that outputs a voltage proportional to the capacitance of the sensor,   Sensor capacitance and parasitic capacitance formed at the connection between the sensor capacitance and the detection circuit A first circuit for providing a first voltage associated with the quantity;   The second circuit has the same circuit characteristics as the first circuit and is not related to the sensor capacitance and the parasitic capacitance. A second circuit for providing a second voltage;   A voltage corresponding to a difference between the first voltage and the second voltage, which is proportional to the sensor capacity. A third circuit that outputs a voltage A capacitance detection system comprising: 7. The capacity detection system according to claim 6,   The first circuit has a first circuit having an input connected to the voltage input via the sensor capacitor. An amplifier, related to a sensor capacitance and a parasitic capacitance formed near the input. , A first amplifier that outputs a first voltage that varies linearly,   The second circuit is connected to the voltage input and has the same gain as the first amplifier A second amplifier that outputs a second voltage that is not related to sensor capacitance and parasitic capacitance. A second amplifier for powering,   A third circuit receives the first and second voltages and provides a voltage corresponding to the difference between the first and second voltages. And a third amplifier that outputs A capacitance detection system. 8. 8. The capacitance detection system according to claim 7, wherein each of the first to third amplifiers is First to third operational amplifiers, each having a voltage input and a non-inverting input of the first operational amplifier; Between the inverting input and the output of the first operational amplifier and the second Between the inverting input and output of the operational amplifier, between the non-inverting input of the third operational amplifier, and Between the non-inverting input of the first operational amplifier and the reference voltage. A capacitance detection system, wherein each of the switches is connected. 9. In the capacitance detection method of outputting a voltage proportional to the capacitance of the sensor,   A contact formed at a connection between the sensor capacitance and the sensor capacitance and the capacitance detection circuit. Outputting a first voltage defined by the raw capacity;   Outputting a second voltage that is not related to the sensor capacitance and the parasitic capacitance;   A third voltage corresponding to the difference between the first voltage and the second voltage, and Outputting a proportional third voltage; A method comprising: 10. The method of claim 9,   In the step of outputting the first voltage, the first voltage is output via the resistor and the sensor, respectively. An input voltage is supplied to an inverting input and a non-inverting input of an operational amplifier, and a first voltage is output. Originating from   In the step of outputting the second voltage, the non-inverting input is connected to the reference voltage terminal. Supply the input voltage to the inverting input of the second operational amplifier and output the second voltage from the output. Occurs   In the step of generating the third voltage, the non-inverting input and the inverting input of the third operational amplifier are provided. Supplying first and second voltages to an input and generating a third voltage from an output A method comprising: 11. 13. The method according to claim 12, wherein each of the first to third operational amplifiers is a parallel amplifier. A first to third feedback circuit comprising first to third resistors and first to third switches connected in a column. A non-inverting input of the first operational amplifier is connected to a reference voltage via a fourth switch. Pressure terminal, the method further comprising:   Turning on the first to fourth switches during a reset cycle; and   Turning off the first to fourth switches before starting the measurement cycle A method comprising at least one of the following.
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